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Tomcat源码解析(八)：一个请求的执行流程（附Tomcat整体总结）

Tomcat源码系列文章

Tomcat源码解析(一)：Tomcat整体架构

Tomcat源码解析(二)：Bootstrap和Catalina

Tomcat源码解析(三)：LifeCycle生命周期管理

Tomcat源码解析(四)：StandardServer和StandardService

Tomcat源码解析(五)：StandardEngine、StandardHost、StandardContext、StandardWrapper

Tomcat源码解析(六)：Connector、ProtocolHandler、Endpoint

Tomcat源码解析(七)：底层如何获取请求url、请求头、json数据？

Tomcat源码解析(八)：一个请求的执行流程

文章目录

前言

**前文中我们介绍了NIO

解析请求数据

，网络字节流转化为Request和Response对象。接下来介绍拿到Req和Res之后如何走到Servelt，以及正常响应返回。**

**回顾之前篇章，NioEndpoint通过socket服务端

ServerSocketChannel.accept()

监听8080端口接收连接，获取到连接扔给连接池处理，SocketProcessor从

NioChannel

通道中读取数据到

ByteBuff缓冲区

再赋值给对应属性，最后通过适配器

CoyoteAdapter

生成容器Req和Res调用容器管道的执行方法。**

在这里插入图片描述

**

Endpoint

是连接器

Connector

的核心组件之一，那么NioEndpoint接受到的连接最后交给自己的连接器connector；由如下

server.xml

可知，Service对象由一个容器Engine和多个连接器Connector组成，所以结合上面核心代码

connector.getService().getContainer()

获取到的就是自己的

顶级容器Engine

。**

在这里插入图片描述

*以前第一篇文章Tomcat源码解析(一)：Tomcat整体架构最后一部分有说过管道的结构。***这里再简单的说下容器管道，其实可以理解为容器Engine、Host、Context、Wrapper设置的拦截器，一个请求进来，需要通过每个容器设置的拦截器(

如下链状结构，可以设置多个

)，也就是说每个容器可能有多个

处理点

。作用其实就是在请求Servelt之前可以

拦截请求做一些额外处理

。另外一方面，也是从顶级容器Engine找到Wrapper从而找到Servelt执行我们写的业务逻辑**

在这里插入图片描述

一、Engine管道内容

1、StandardEngineValve

这里感觉没啥核心内容，其实就是找到对应的Host，然后调用Host的管道执行方法。

finalclassStandardEngineValveextendsValveBase{...@Overridepublicfinalvoidinvoke(Request request,Response response)throwsIOException,ServletException{// 从request中获取虚拟主机hostHost host = request.getHost();if(host ==null){
            response.sendError
                (HttpServletResponse.SC_BAD_REQUEST,
                 sm.getString("standardEngine.noHost",
                              request.getServerName()));return;}if(request.isAsyncSupported()){
            request.setAsyncSupported(host.getPipeline().isAsyncSupported());}// 请此主机处理此请求，调用对应主机的管道执行方法
        host.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);}}

2、如何通过Engine找到Host

**顶级容器Engine下可以有

多个虚拟主机Host

(主机名称和ip地址，默认localhost)；在上篇文章中讲过NIO解析请求数据，里面自然包括请求ip地址，此时只要比对下即可在多个虚拟主机Host中找到。**

**在解析请求后会调用如下方法，最终会将获取到Host对象的

mappingData.host

属性赋值给

Request

，这样上面

request.getHost()

就能获取到对应的Host了。**

在这里插入图片描述

二、Host管道内容

AccessLogValve

  • 这个处理点是日志记录用的，具体也没研究干啥的
  • 这里可以理解为Host的拦截器链，这个执行点执行完，调用下一个

在这里插入图片描述

1、ErrorReportValve（拼接html错误页面）

  • 接下来这个处理点，就是本单元的主要讲的内容，错误页面的拼接
publicclassErrorReportValveextendsValveBase{...@Overridepublicvoidinvoke(Request request,Response response)throwsIOException,ServletException{// 执行请求getNext().invoke(request, response);...// 此异常是执行请求时候捕获的，如我们的业务逻辑抛出的异常，这里就能获取到// 后面会讲到Throwable throwable =(Throwable) request.getAttribute(RequestDispatcher.ERROR_EXCEPTION);...try{// 返回html的错误页面report(request, response, throwable);}catch(Throwable tt){ExceptionUtils.handleThrowable(tt);}}...}
  • 在1xx、2xx和3xx状态下不执行任何操作
  • 4xx客户端错误，5xx服务端错误则需要组装错误响应业务
  • html字符串拼接完成后，将数据通过网络写出到客户端
// ErrorReportValve类方法protectedvoidreport(Request request,Response response,Throwable throwable){int statusCode = response.getStatus();// 在 1xx、2xx 和 3xx 状态下不执行任何操作// 4xx客户端错误，5xx服务端错误则需要组装错误响应业务if(statusCode <400|| response.getContentWritten()>0||!response.setErrorReported()){return;}...// sb即为拼接的html返回字符串StringBuilder sb =newStringBuilder();

    sb.append("<!doctype html><html lang=\"");
    sb.append(smClient.getLocale().getLanguage()).append("\">");
    sb.append("<head>");
    sb.append("<title>");
    sb.append(smClient.getString("errorReportValve.statusHeader",String.valueOf(statusCode), reason));
    sb.append("</title>");
    sb.append("<style type=\"text/css\">");
    sb.append(TomcatCSS.TOMCAT_CSS);
    sb.append("</style>");
    sb.append("</head><body>");
    sb.append("<h1>");
    sb.append(smClient.getString("errorReportValve.statusHeader",String.valueOf(statusCode), reason)).append("</h1>");if(isShowReport()){
        sb.append("<hr class=\"line\" />");
        sb.append("<p><b>");
        sb.append(smClient.getString("errorReportValve.type"));
        sb.append("</b> ");if(throwable !=null){
            sb.append(smClient.getString("errorReportValve.exceptionReport"));}else{
            sb.append(smClient.getString("errorReportValve.statusReport"));}
        sb.append("</p>");if(!message.isEmpty()){
            sb.append("<p><b>");
            sb.append(smClient.getString("errorReportValve.message"));
            sb.append("</b> ");
            sb.append(message).append("</p>");}
        sb.append("<p><b>");
        sb.append(smClient.getString("errorReportValve.description"));
        sb.append("</b> ");
        sb.append(description);
        sb.append("</p>");if(throwable !=null){String stackTrace =getPartialServletStackTrace(throwable);
            sb.append("<p><b>");
            sb.append(smClient.getString("errorReportValve.exception"));
            sb.append("</b></p><pre>");
            sb.append(Escape.htmlElementContent(stackTrace));
            sb.append("</pre>");int loops =0;Throwable rootCause = throwable.getCause();while(rootCause !=null&&(loops <10)){
                stackTrace =getPartialServletStackTrace(rootCause);
                sb.append("<p><b>");
                sb.append(smClient.getString("errorReportValve.rootCause"));
                sb.append("</b></p><pre>");
                sb.append(Escape.htmlElementContent(stackTrace));
                sb.append("</pre>");// In case root cause is somehow heavily nested
                rootCause = rootCause.getCause();
                loops++;}

            sb.append("<p><b>");
            sb.append(smClient.getString("errorReportValve.note"));
            sb.append("</b> ");
            sb.append(smClient.getString("errorReportValve.rootCauseInLogs"));
            sb.append("</p>");}
        sb.append("<hr class=\"line\" />");}if(isShowServerInfo()){
        sb.append("<h3>").append(ServerInfo.getServerInfo()).append("</h3>");}
    sb.append("</body></html>");try{try{
            response.setContentType("text/html");
            response.setCharacterEncoding("utf-8");}catch(Throwable t){ExceptionUtils.handleThrowable(t);}Writer writer = response.getReporter();if(writer !=null){// 将响应的html写到响应对象Response的一个字符缓冲区CharBuffer中
            writer.write(sb.toString());// 将响应缓冲区中的数据通过网络发送给客户端
            response.finishResponse();}}catch(IOException e){// Ignore}catch(IllegalStateException e){// Ignore}}
  • html字符串对应业务关键内容

在这里插入图片描述

2、StandardHostValve

  • 回到执行请求那里，继续向里走

在这里插入图片描述

  • 一旦我们业务代码抛出异常，这里会获取到，然后设置响应码response.setStatus(500)等等
  • 这些都是为上面说的拼接html错误页面做准备
// StandardHostValve类方法@Overridepublicfinalvoidinvoke(Request request,Response response)throwsIOException,ServletException{// 获取请求的Context(上下文)Context context = request.getContext();if(context ==null){return;}...try{...try{if(!response.isErrorReportRequired()){// 下一个执行点NonLoginAuthenticator
                context.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);}}catch(Throwable t){...}...// 此异常是执行请求时候捕获的，如我们的业务逻辑抛出的异常，这里就能获取到Throwable t =(Throwable) request.getAttribute(RequestDispatcher.ERROR_EXCEPTION);// Look for (and render if found) an application level error pageif(response.isErrorReportRequired()){if(t !=null){// 设置响应信息// public static final int SC_INTERNAL_SERVER_ERROR = 500;// response.setStatus(HttpServletResponse.SC_INTERNAL_SERVER_ERROR);throwable(request, response, t);}else{status(request, response);}}...}finally{...}}

NonLoginAuthenticator

  • 此处理点主要是tomcat登录权限以及其他权限校验，暂不做研究
  • 接着继续下一个就是Context的处理点

在这里插入图片描述

3、如何通过Host找到Context(上下文)

**虚拟主机Host下可能有

多个项目

，即

webapps

目录下的文件夹，每个

文件夹

就是一个

应用项目

，而这个文件夹的名称即请求url的统一前缀。**

**在解析请求后调用如下方法，最终会将获取到Context对象的

mappingData.context

属性赋值给

Request

，这样上面

request.getContext()

就能获取到上下文Context。**

在这里插入图片描述

三、Context管道内容

1、StandardContextValve

  • 禁止直接访问 WEB-INF 或 META-INF 下的资源
  • 获取Wrapper，找不到设置错误码404，最后调用Wrapper的处理点
// StandardContextValve类方法@Overridepublicfinalvoidinvoke(Request request,Response response)throwsIOException,ServletException{// 禁止直接访问 WEB-INF 或 META-INF 下的资源MessageBytes requestPathMB = request.getRequestPathMB();if((requestPathMB.startsWithIgnoreCase("/META-INF/",0))||(requestPathMB.equalsIgnoreCase("/META-INF"))||(requestPathMB.startsWithIgnoreCase("/WEB-INF/",0))||(requestPathMB.equalsIgnoreCase("/WEB-INF"))){
        response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);return;}// 获取请求的WrapperWrapper wrapper = request.getWrapper();if(wrapper ==null|| wrapper.isUnavailable()){
        response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);return;}// 确认请求try{// 最终会调用 Http11Processor#ack() 方法// 也就是简单地将 HTTP/1.1 100 加上回车换行符写给客户端// public static final byte[] ACK_BYTES = ByteChunk.convertToBytes("HTTP/1.1 100 " + CRLF + CRLF);
        response.sendAcknowledgement();}catch(IOException ioe){
        container.getLogger().error(sm.getString("standardContextValve.acknowledgeException"), ioe);
        request.setAttribute(RequestDispatcher.ERROR_EXCEPTION, ioe);
        response.sendError(HttpServletResponse.SC_INTERNAL_SERVER_ERROR);return;}if(request.isAsyncSupported()){
        request.setAsyncSupported(wrapper.getPipeline().isAsyncSupported());}// 调用Wrapper的处理点
    wrapper.getPipeline().getFirst().invoke(request, response);}

2、如何通过Context找到Wrapper

tomcat启动时候，在将所有Servelt实例化以后，会将所有的映射url和Wrapper组成MappedWrapper统一放到esactWrappers集合中。

**在解析请求后调用如下方法，通过请求解析的path找到esactWrappers集合中对应的MappedWrapper，最终会将获取到Wrapper对象的

mappingData.wrapper

属性赋值给

Request

，这样上面

request.getWrapper()

就能获取到Wrapper，从而找到Servelt。**

在这里插入图片描述

**之前篇章Tomcat源码解析(五)：StandardEngine、StandardHost、StandardContext、StandardWrapper最后一节Mapper组件介绍过Mapper的组成，下面再来看下

Mapper中对应映射和Wrapper的位置

。**

在这里插入图片描述

四、Wrapper管道内容

1、StandardWrapperValve

  • 第一步：获取Wrapper中的Servelt实例(loadOnStartup>0的已经在项目启动时候实例化和初始化)，如果loadOnStartup默认值-1则表示此时才会实例化和初始化Servelt并返回
  • 第二步：为此请求创建过滤器链(包括要执行的Servelt)，过滤器链先添加Servelt，再通过过滤器的urlPatterns和servletNames匹配当前servelt添加到过滤器链中
  • 第三步：过滤器链执行完以后，释放过滤器链，将过滤器链中的过滤器和Servelt置为空，因为下个请求还需要重新创建过滤器链
// StandardWrapperValve类方法@Overridepublicfinalvoidinvoke(Request request,Response response)throwsIOException,ServletException{..// 获取WrapperStandardWrapper wrapper =(StandardWrapper)getContainer();Servlet servlet =null;Context context =(Context) wrapper.getParent();...// 分配一个 servlet 实例来处理此请求// 如果是loadOnStartup>0的Servlet直接从Wrapper中获取即可，否则需要实例化创建try{if(!unavailable){
            servlet = wrapper.allocate();}}catch(xxxException e){...}// 解析请求的mapping映射// 如：http://localhost:8080/springmvc/servletTomcat，这里为/serveltTomcatMessageBytes requestPathMB = request.getRequestPathMB();...// 为此请求创建过滤器链（包括要执行的Servelt）ApplicationFilterChain filterChain =ApplicationFilterFactory.createFilterChain(request, wrapper, servlet);// 为此请求调用过滤器链// 注意：这也调用了servlet的service()方法try{if((servlet !=null)&&(filterChain !=null)){...// 执行连接器链
            filterChain.doFilter(request.getRequest(),response.getResponse());...}}catch(xxxException e){
        throwable = e;// 将异常添加到request，并设置错误码500exception(request, response, e);}// 释放过滤器链，将过滤器链中的过滤器和Servelt置为空if(filterChain !=null){
        filterChain.release();}...}

1.1、创建过滤器链

  • 从req从获取过滤器链，没有的话创建ApplicationFilterChain过滤器链对象
  • 将servelt添加到过滤器链中
  • 获取项目启动时候实例化的所有过滤器
  • 先根据过滤器的urlPatterns匹配当前servelt，匹配成功添加到过滤器链中
  • 再根据过滤器的servletNames匹配当前servelt，匹配成功添加到过滤器链中
// ApplicationFilterFactory类方法publicstaticApplicationFilterChaincreateFilterChain(ServletRequest request,Wrapper wrapper,Servlet servlet){// 如果servelt为空，则返回nullif(servlet ==null)returnnull;// 创建过滤器链对象，并设置给requestApplicationFilterChain filterChain =null;if(request instanceofRequest){Request req =(Request) request;if(Globals.IS_SECURITY_ENABLED){// Security: Do not recycle
            filterChain =newApplicationFilterChain();}else{
            filterChain =(ApplicationFilterChain) req.getFilterChain();if(filterChain ==null){
                filterChain =newApplicationFilterChain();
                req.setFilterChain(filterChain);}}}else{// Request dispatcher in use
        filterChain =newApplicationFilterChain();}// 将servelt添加到过滤器链中
    filterChain.setServlet(servlet);
    filterChain.setServletSupportsAsync(wrapper.isAsyncSupported());// 获取上下文及项目启动加载的所有过滤器StandardContext context =(StandardContext) wrapper.getParent();FilterMap filterMaps[]= context.findFilterMaps();// 如果没有过滤器，我们就完成了，自己返回，里面只有serveltif((filterMaps ==null)||(filterMaps.length ==0))return(filterChain);// 拦截方式配置也就是资源被访问的形式（没明白）DispatcherType dispatcher =(DispatcherType) request.getAttribute(Globals.DISPATCHER_TYPE_ATTR);...String servletName = wrapper.getName();// 根据过滤器的urlPatterns匹配当前serveltfor(int i =0; i < filterMaps.length; i++){if(!matchDispatcher(filterMaps[i],dispatcher)){continue;}if(!matchFiltersURL(filterMaps[i], requestPath)){continue;}ApplicationFilterConfig filterConfig =(ApplicationFilterConfig)
            context.findFilterConfig(filterMaps[i].getFilterName());if(filterConfig ==null){continue;}// 添加到过滤器链
        filterChain.addFilter(filterConfig);}// 根据过滤器的servletNames匹配当前serveltfor(int i =0; i < filterMaps.length; i++){if(!matchDispatcher(filterMaps[i],dispatcher)){continue;}if(!matchFiltersServlet(filterMaps[i], servletName)){continue;}ApplicationFilterConfig filterConfig =(ApplicationFilterConfig)
            context.findFilterConfig(filterMaps[i].getFilterName());if(filterConfig ==null){// FIXME - log configuration problemcontinue;}// // 添加到过滤器链
        filterChain.addFilter(filterConfig);}// 返回完整的过滤器链return filterChain;}

1.2、执行过滤器链

在这里插入图片描述

1.2.1、Request和Response的门面模式

**在调用拦截器链之前，先看下request.getRequest(), response.getResponse()这两个方法，在这之前Request指的是

Request implements HttpServletRequest

，Response指的是

Response implements HttpServletResponse

。从这个方法进入以后，Request指的是

RequestFacade implements HttpServletRequest

，Response指的是

ResponseFacade implements HttpServletResponse

。这里是利用

门面模式

，将Req和Res的内容分别包装在RequestFacade和ResponseFacade里面，后者就是起到一个传递作用，为的是保护Req和Res中的属性方法，只在后者暴露想让业务调用者调用的属性和方法。**

获取RequestFacade和ResponseFacade

  • 其实很简单，就是在RequestFacade和ResponseFacade对象中分别设置request和response属性
  • 外界获取属性方法都是在RequestFacade的方法中调用Req和Res所得
// Request类方法publicHttpServletRequestgetRequest(){if(facade ==null){
        facade =newRequestFacade(this);}if(applicationRequest ==null){
        applicationRequest = facade;}return applicationRequest;}// RequestFacade构造方法protectedRequest request =null;publicRequestFacade(Request request){this.request = request;}// Response类方法publicHttpServletResponsegetResponse(){if(facade ==null){
        facade =newResponseFacade(this);}if(applicationResponse ==null){
        applicationResponse = facade;}return applicationResponse;}// ResponseFacade构造方法protectedResponse response =null;publicResponseFacade(Response response){this.response = response;}
1.2.2、doFilter方法

在这里插入图片描述

  • 核心方法，先执行拦截器链，再执行Servelt实例
privatevoidinternalDoFilter(ServletRequest request,ServletResponse response)throwsIOException,ServletException{// 如果有，请调用下一个过滤器。n是过滤器的个数，pos默认值是0if(pos < n){ApplicationFilterConfig filterConfig = filters[pos++];try{Filter filter = filterConfig.getFilter();...
            filter.doFilter(request, response,this);...}catch(IOException|ServletException|RuntimeException e){throw e;}return;}// 调用Servelt实例try{...
        servlet.service(request, response);...}catch(IOException|ServletException|RuntimeException e){throw e;}}

**拦截器实例，拦截器的foFilter方法最后一定要调用

filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse)

这样整个拦截器链包括Servelt实例才能调用完整。**

在这里插入图片描述

就这样，一个请求的执行流程执行完毕。

Tomcat最终总结

**看着

server.xml

更容易理解**

在这里插入图片描述

  • 一个Server类的实例就代表了一个Tomcat的容器，一个Tomcat进程只会有一个Server实例，也是Tomcat的主线程。Socket监听8005端口，ServerSocket服务端只要接受到Socket客户端发送消息“SHUTDOWN”(不论大小写)，就会停止Tomcat应用
  • 一个Server实例可以包含多个Service对象，Service对象由一个容器和多个连接器组成- 容器：加载和管理Servlet，以及具体处理Request请求- 连接器：处理Socket连接，负责网络字节流与Request和Response对象的转化
  • 容器分为：顶级容器Engine，虚拟主机Host，Web应用程序Context，Servelt包装类Wrapper- Engine：从一个或多个Connector中接受请求并处理，并将完成的响应返回给Connector，最终传递给客户端。解析server.xml获取它下面所有的Host引用- Host：运行多个Web应用(一个Context代表一个Web应用 )，并负责安装、展开、启动和结束每个Web应用。Context和Wrapper中解析出的请求映射和Servelt的内容统一放到Mapper中获取- Context：一个web应用。加载webapps目录下的web应用，实例化和初始化监听器、过滤器、Servlet
  • 考虑到不同网络通信和应用层协议，所以会有不同的连接器- 默认8080端口的http协议，8009的AJP协议- 连接器核心组件Endpoint使用三种线程接受处理请求- Acceptor线程：一直死循环通过SocketChannel的accept方法接受连接，阻塞方法- Poller线程：获取到Acceptor线程的连接，通过SocketChannel注册监听读事件，交给连接池处理- 任务线程：读取解析socket请求数据封装为request和response调用Servelt方法
  • 请求的处理流程(结合上面server.xml理解)- 连接器Connector监听解析拿到请求，通过Service对象找到唯一的顶级容器Engine- 顶级容器下有多个虚拟主机Host，与本次请求解析的url对比，获取本次请求的Host- 虚拟主机下的webapps下有多个web应用，与本次请求url的path对比，获取本次请求web应用- web应用下有多个Servelt，通过Mapper中记录的请求Mapping映射和Servelt对应关系找到Servevlt
标签： tomcat firefox java
本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_35512802/article/details/139278521
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